package com.ruoyi.learn.java.algorithm.sort;

/**
 * 归并排序的工作原理基于分治法，分为三个步骤：
 * 分解：将原始数组分成两个规模大致相等的子数组，递归地分解直到子数组长度为 1
 * 解决：当子数组长度为 1 时，它已经是有序的
 * 合并：将两个已排序的子数组合并成一个更大的有序数组
 * 归并排序的复杂度分析：
 * 时间复杂度：无论最好、最坏还是平均情况，都是O(n log n)，这是它相比简单排序算法的显著优势
 * 空间复杂度：O(n)，因为需要额外的临时数组来存储合并过程中的元素
 * 稳定性：稳定的排序算法，相等元素的相对顺序会被保留
 * 归并排序特别适合处理大规模数据，并且在链表排序中表现出色，因为它不需要随机访问元素，只需要顺序访问。
 */
public class MergeSort {
    // 主方法：对数组进行归并排序
    public static void mergeSort(int[] arr, int left, int right) {
        if (left < right) {
            // 找到中间点，将数组分为两部分
            int mid = left + (right - left) / 2;

            // 递归排序左半部分
            mergeSort(arr, left, mid);
            // 递归排序右半部分
            mergeSort(arr, mid + 1, right);

            // 合并已排序的两部分
            merge(arr, left, mid, right);
        }
    }

    // 合并两个已排序的子数组
    private static void merge(int[] arr, int left, int mid, int right) {
        // 计算两个子数组的大小
        int n1 = mid - left + 1;
        int n2 = right - mid;

        // 创建临时数组
        int[] L = new int[n1];
        int[] R = new int[n2];

        // 复制数据到临时数组
        for (int i = 0; i < n1; ++i) {
            L[i] = arr[left + i];
        }
        for (int j = 0; j < n2; ++j) {
            R[j] = arr[mid + 1 + j];
        }

        // 合并临时数组

        // 初始索引
        int i = 0, j = 0;

        // 合并后数组的初始索引
        int k = left;

        while (i < n1 && j < n2) {
            if (L[i] <= R[j]) {
                arr[k] = L[i];
                i++;
            } else {
                arr[k] = R[j];
                j++;
            }
            k++;
        }

        // 复制剩余元素
        while (i < n1) {
            arr[k] = L[i];
            i++;
            k++;
        }
        while (j < n2) {
            arr[k] = R[j];
            j++;
            k++;
        }
    }

    // 打印数组
    public static void printArray(int[] arr) {
        int n = arr.length;
        for (int i = 0; i < n; ++i) {
            System.out.print(arr[i] + " ");
        }
        System.out.println();
    }

    // 测试主方法
    public static void main(String args[]) {
        int[] arr = {12, 11, 13, 5, 6, 7};

        System.out.println("排序前的数组:");
        printArray(arr);

        mergeSort(arr, 0, arr.length - 1);

        System.out.println("排序后的数组:");
        printArray(arr);
    }
}

